informatyka w diagnostyce medycznej 4
DESCRIPTION
Informatyka we współczesnej diagnostyceTRANSCRIPT
rola informatyki w diagnostyce medycznej Strona 1 z 12
ROLA INFORMATYKI
W DIAGNOSTYCE MEDYCZNEJ
Jacek Lewiński Społeczna Wyższa Szkoła
Przedsiębiorczości i Zarządzania w Łodzi
Studia II letnie magisterskie uzupełniające Semestr II
Grupa projektowa nr 8
index 50564 http://www.mag10.republika.pl
rola informatyki w diagnostyce medycznej Strona 2 z 12
SPIS TREŚCI
WSTĘP ........................................................................................................................................... 3
Rozdział I - Rola informatyki w diagnostyce medycznej ................................................................. 4
Rozdział II - Komputerowo wspomagane zbieranie sygnałów, obrazów i innych danych
medycznych .................................................................................................................................... 5
Rozdział III - Komputerowo wspomagane podejmowanie decyzji diagnostycznych ........................ 9
Rozdział IV - Przykładowe komputerowe systemy medyczne ....................................................... 10
Podsumowanie .............................................................................................................................. 11
Bibliografia ................................................................................................................................... 12
rola informatyki w diagnostyce medycznej Strona 3 z 12
WSTĘP
Współczesna medycyna i służba zdrowia powszechnie wykorzystuje systemy
informatyczne. Prawdziwą rewolucję w medycynie wprowadziła tomografia komputerowa – czyli
bezinwazyjne obrazowanie organów człowieka. Nowe perspektywy otwiera bezprzewodowa
diagnostyka człowieka, który może być mobilny – poza szpitalem. Informatyczne systemy
diagnozowania i zarządzania są powszechnie stosowane w szpitalach oraz aptekach. Szczególnie
popularne stają się internetowe systemy rejestracji pacjentów. Coraz więcej działań i procesów w
służbie zdrowia wykonywanych jest obecnie przy znaczącym udziale komputerów. Rozwój
informatyki medycznej jest wciąż zbyt wolny, gdyż potrzeby społeczne w tym zakresie są ogromne
i stale rosną. Oznacza to, że osoby, które zajmą się tą dziedziną czeka już teraz wiele atrakcyjnych
zadań bo na jej rozwój będą alokowane duże środki, a jeszcze więcej tych zadań (i związanych z
nimi intratnych zleceń) spodziewać się można w przyszłości.
rola informatyki w diagnostyce medycznej Strona 4 z 12
Rozdział I - Rola informatyki w diagnostyce medycznej
Komputery w obecnym czasie używane są wszędzie i do wszystkiego, ponieważ dzięki
wymiennym programom komputer jest dziś bardziej wielozadaniowy niż najbardziej rozbudowany
szwajcarski scyzoryk.
Rysunek 1.1. Komputer jest bardzo uniwersalnym narzędziem o wielu
zastosowaniach (rysunek zmontowano z obrazka dostępnego jako MS ClipArt
oraz ze zdjęcia ze strony http://www.geektoys.pl/foto/1331.jpg)
Nic więc dziwnego, że komputery pojawiają się także w jednostkach służby zdrowia. Jednak
byłoby poważnym błędem oczekiwanie, że komputer w szpitalu będzie można wykorzystywać
według tych samych wypróbowanych metod, jak komputer w przedsiębiorstwie handlowym,
fabryce, banku lub urzędzie. Oczywiście elementy podobieństwa są, i na nich można się oprzeć
opracowując systemy informatyki dla potrzeb służby zdrowia – ale wiele problemów związanych
z zastosowaniami medycznymi jest wysoce specyficznych. Dlatego niezbędne jest aby specjaliści
technik cyfrowych uzupełniali swoją wiedzę o cechy i elementy informatyki, które wynikają z
zastosowania w służbie zdrowia.
Podstawowe wyspecjalizowane gałęzie oprogramowania systemowego używane w służbie
zdrowia:
specjalistyczne medyczne bazy danych
oprogramowanie przeznaczone do komputerowej analizy i przetwarzania danych
medycznych
systemy medyczne związane z obrazami medycznymi.
wyspecjalizowane sieci komputerowe
systemy telemedyczne
rola informatyki w diagnostyce medycznej Strona 5 z 12
Rozdział II - Komputerowo wspomagane zbieranie sygnałów,
obrazów i innych danych medycznych
Systemy informatyki medycznej są źródłem ogromnej liczby danych gromadzonych
w aparaturze diagnostycznej lub terapeutycznej.
Rysunek .11 Znaczna część danych do systemów informatyki medycznej
wprowadzanych jest obecnie automatycznie przez nowoczesną aparaturę
diagnostyczną. Na przykład wynik badania EKG może trafiać wprost do
komputera. (Źródło: http://boris-gramatikov.net/ECG_1222/ECG_1222.jpg, -
sierpień 2010)
Aparatura ta zbiera mnóstwo informacji o chorych, rejestrując je nie w postaci tekstów czy
zbiorów liczb (co jest normą w innych systemach informatycznych przeznaczonych na przykład do
zarządzania przedsiębiorstwem), lecz w postaci obrazów (wizualizacji narządów wewnętrznych)
oraz sygnałów (na przykład EKG). Tymi nietypowymi informacjami trzeba zarządzać, trzeba je
umiejętnie gromadzić, w razie potrzeby wyszukiwać i sprawnie udostępniać. Właśnie z
udostępnianiem informacji wiąże się kolejna cecha systemów informatyki medycznej, które są w
tym zakresie ponownie wyjątkowe. Informacje o pacjencie (a także inne informacje medyczne)
mogą być potrzebne w różnych miejscach i w różnych celach. Do ich przeglądania i
wykorzystywania można oczywiście wykorzystywać typowe wyposażenie komputerowe
(komputery typu laptop lub desktop, identyczne jak w innych zastosowaniach – rys. 1.2), jednak
specyfika wykorzystania danych medycznych zmusza do stosowania także i w tym zakresie
rozwiązań specjalnych.
rola informatyki w diagnostyce medycznej Strona 6 z 12
Rysunek 1.2 Z zasobów medycznych systemów informatycznych korzysta
się także przy użyciu typowych komputerów (Źródło:
http://us.giftoflife.org.ua/e107_images/custom/computer_work.jpg - sierpień 2010)
Szczególnie wysokie wymagania związane z informatyką pojawiają się w kontekście technik
obrazowania medycznego. W technikach tych informacja pozyskiwana z ciała pacjenta przy użyciu
różnej aparatury jest przetwarzana do postaci cyfrowych obrazów przedstawiających budowę jego
narządów wewnętrznych oraz deformację tych narządów pod wpływem procesu chorobowego
(Rysunek 1.1). Dla analizy i oceny tych obrazów do celów diagnostycznych potrzebne są jednak
specjalne stacje robocze, pozwalających studiować obrazy medyczne i inne dane pacjenta z bardzo
dużą dokładnością (Rysunek 1.3).
Rysunek 1.3. Znaczna część danych do systemów informatyki medycznej
wprowadzanych jest obecnie automatycznie przez nowoczesną aparaturę
diagnostyczną (Źródło: http://lowerbloodpressurecheap.com/wp-content/uploads/2009/02/hd-ct-
scanner.jpg - sierpień 2010)
rola informatyki w diagnostyce medycznej Strona 7 z 12
Rysunek 1.4. Diagnostyczna stacja robocza pozwalająca na dokładną ocenę
obrazów medycznych (Źródło: http://www.visaris.com/ index.asp?j=en&item=136 – sierpień 2010)
Inne specjalne wymagania dotyczące sprzętu wykorzystywanego w informatyce medycznej
pojawiają się w kontekście faktu, że dostęp do danych zawartych w szpitalnym systemie może być
potrzebny w wielu miejscach trudnych często do przewidzenia. W związku z tym dla potrzeb
informatyki medycznej budowane są specjalne mobilne stanowiska komputerowe, które mogą być
przewożone z miejsca na miejsce zależnie od potrzeb (Rysunek 1.5).
Rysunek 1.5. Mobilne stanowisko komputerowe przeznaczone dla
zastosowań medycznych (Źródło:
http://media.commercialappeal.com/media/img/photos/2009/03/05/6baptist_t300.jpeg – sierpień
2010)
rola informatyki w diagnostyce medycznej Strona 8 z 12
Stanowiska takie są bardzo wygodne, gdy trzeba zbierać dane wprost przy łóżku pacjenta lub w
tymże miejscu sięgać do komputerowej bazy danych w celu na przykład sprawdzenia zaleceń
lekarskich (rys. 1.6). Pozornie uniwersalne mobilne narzędzia informatyczne, takie jak komputery
klasy laptop czy palmtop w specyficznych warunkach szpitalnych nie bardzo zdają egzamin.
Rysunek 1.6. Mobilne stanowisko komputerowe pozwala wygodnie
wprowadzać dane przy łóżku pacjenta oraz pozwala na kontroling zaleceń
lekarskich, natomiast po wykorzystaniu może być łatwo usunięte z sali na której
leżą chorzy. (Źródło:
http://media.courierpress.com/media/img/photos/2009/12/16/CMH_Electronic_Records_0175_t607
.jpg – sierpień 2010)
W wybranych zastosowaniach możliwe i celowe jest użycie specjalistycznych urządzeń
podręcznych (miniaturowych przeglądarek), które mogą być podłączone (bezprzewodowo) do
komputera szpitalnego i na żądanie mogą dostarczyć danych na temat konkretnego pacjenta (rys.
1.7). Nie jest to jeszcze technika bardzo rozpowszechniona, ale jeśli się przyjmie, to może stanowić
nowy standard w zakresie informatyki medycznej, bo wydaje się bardzo wygodna dla
użytkowników.
Rysunek 1.22. Miniaturowe urządzenia pozwalające na dostęp do danych o
pacjencie w dowolnym miejscu (Źródło: http://jaipurithub.blogspot.com/ 2010/01/ultra-portable-
oculus-can-share-patient.html – sierpień 2010)
rola informatyki w diagnostyce medycznej Strona 9 z 12
Rozdział III - Komputerowo wspomagane podejmowanie decyzji
diagnostycznych
W większości zastosowań informatyki bardzo istotną rolę odgrywa baza danych. Jest ona
dużym, wydajnym komputerem do którego przesyłane są dane ze wszystkich stanowisk roboczych
na których te dane mogą powstawać. Stanowiska robocze w większości są oczywiście wyposażone
we własne komputery służące do pozyskiwania danych. Niejednokrotnie jednak nie są to zwykłe
komputery ale rozbudowane i bardzo kosztowne systemy, przystosowane do rejestracji,
przetwarzania i analizowania sygnałów diagnostycznych, zwłaszcza obrazów. Przykłady takich
urządzeń to np. tomograf komputerowy wykonujący sekwencyjnie całą masę zdjęć, z których każde
powinno być przeanalizowane, opisane i zarchiwizowane. Echokardiograf wykonujący
zobrazowania serca i żył. Ultrasonograf przechwytujący odbicia fal ultradźwiękowych od narządów
wewnętrznych i zachowujący przekroje większości badanych części ludzkiego ciała oraz wiele
innych.
Stanowiska pozyskiwania danych przekazują dane do serwera z którym wymieniane są w obie
strony. Mogą również pozyskiwać dane z serwera na przykład w celu ich oceny i analizy. W wielu
bazach jest możliwy również dostęp zdalny, najczęściej za pomocą internetu. Chociaż w
odniesieniu do medycznych baz danych trzeba tu zachować daleko idąca ostrożność w związku z
możliwością włamania do systemu dokonanego przez hakera działającego w internecie. Dane
medyczne podlegają ochronie prawnej w związku z ustawą o ochronie danych osobowych, a
ponadto należą do tak zwanych „danych wrażliwych” to znaczy takich, do których niepowołany
dostęp może spowodować spore kłopoty. Baza danych powinna być połączona z archiwum w
którym przechowywane są kopie bezpieczeństwa na bazie których można odtworzyć dane po
ewentualnym uszkodzeniu podstawowego wyposażenia sprzętowego bazy danych (awaria
komputera, zniszczenia dysku, ewentualna poważna pomyłka operatora powodująca skasowanie
potrzebnych danych, zamach terrorystyczny, pożar, powódź, katastrofa budowlana itp.). Należy
pamiętać, że w dobrze zbudowanym systemie informatycznym, zwłaszcza w systemie tak
odpowiedzialnym, jak większość systemów informatyki medycznej - dane nie mają prawa zginąć,
niezależnie od tego co się wydarzy. Archiwa przechowują też te zasoby bazy danych, do których
nikt już w zasadzie nie sięga, które jednak warto przechować na przykład dla celów
porównawczych lub dla przyszłego wykorzystania w badaniach statystycznych.
rola informatyki w diagnostyce medycznej Strona 10 z 12
Rozdział IV - Przykładowe komputerowe systemy medyczne
Zastosowanie techniki komputerowej zmieniło oblicze medycyny. Skutecznie wspiera
lekarzy, aby ich działania były skuteczniejsze, szybsze, bardziej trafne, dokładne i niezawodne.
Technika udoskonala diagnozę i terapię. Udoskonaliła również zarządzanie tak rozległymi
organizacjami jak szpitale. W wielu wyspecjalizowanych gałęziach medycyny technika
komputerowa stała się nieodzowna - to między innymi:
tomografia komputerowa oraz metoda rezonansu magnetycznego wykonują badania z
submilimetrową dokładnością ukazując zróżnicowaną informację przestrzenną określonych
cech tkanek.
analiza komputerowa kodu DNA - złożone metody rozpoznawania wzorców służące
odczytywaniu łańcuchów, poznawaniu genotypów, poszukiwaniu genowych czy
białkowych źródeł najgroźniejszych chorób.
bioczujniki i sprzęt kontroli - systemy opracowania danych biochemicznych, fizycznych,
mechanicznych takich jak - termometry skroniowe, głowice ultradźwiękowe wysokiej
częstotliwości do badań struktur oka, czujniki genów do detekcji określonych sekwencji
DNA itd.
sterowanie wszelkimi urządzeniami niezbędnymi do leczenia - pompy infuzyjne do
precyzyjnego dozowania leków, wzmacniacze obrazu z fotopowielaczem wykorzystywane
w nowoczesnych systemach radiografii cyfrowej czy też aparatury do EKG i EEG,
urządzenia wspomagające pracę serca
systemy stałego nadzoru pacjentów chorych na niewydolność serca lub innych grup
podwyższonego ryzyka. Współczesne systemy pozwalają monitorować jednocześnie ponad
1000 osób. Rejestrowane są różne parametry fizjologiczne ułatwiające kontrolę, bieżącą
ocenę diagnostyczną i planowanie skutecznej terapii, a w razie jakichkolwiek komplikacji
czy nagłych zagrożeń udzielana jest natychmiastowa pomoc.
rola informatyki w diagnostyce medycznej Strona 11 z 12
Podsumowanie
Różnorodność medycznych form danych wymaga najwyższej jakości elektronicznych
systemów archiwizacji i transmisji danych. Niezależnie od rozmiaru rekordu każda informacja w
nim zawarta jest istotna w aspekcie diagnostyki i terapii konkretnego człowieka. Pojedynczy bajt
zawierający kod rezultatu laboratoryjnych badań analitycznych może mieć znaczenie dla życia
pacjenta nieporównywanie większe niż zajmujący wiele megabajtów obraz uzyskany w wyniku
obrazowej diagnostyki tomograficznej. Ponieważ dane pochodzą z różnych systemów
diagnostycznych zgromadzenie ich w jednym repozytorium wymaga zaprojektowania całościowego
klinicznego systemu informacyjnego i implementacji logicznie zintegrowanego rekordu
zawierającego wszystkie dane kliniczne każdego pacjenta. Jest to zadanie niezwykle trudne, gdyż
interpretacja w jednym systemie tak różnorodnych danych sama w sobie będzie pewną szeroką
platformą. Niezależnie od prac idących w tym kierunku, obecnie komputery i wyspecjalizowane
aplikacje obsługują archiwizację, przedstawianie i analizę danych. Jest więc oczywiste, że technika
komputerowa jest niezwykle silnie związana z medycyną na całym świecie. Nie ma już w tej chwili
żadnej alternatywy. Nie możemy zadawać sobie pytania, czy technika komputerowa ma być częścią
medycyny, ponieważ to się już stało. Pytanie powinno brzmieć - kiedy inteligentne systemy
medyczne będą mogły diagnozować i leczyć.
Oczywiście na dzień dzisiejszy jest to spojrzenie w przyszłość. Ale właśnie dzięki takim
pytaniom stawianym przez wielkich w ciągu stuleci możemy przekraczać kolejne granice i docierać
w obszary wiedzy gdzie nie było jeszcze nikogo.
rola informatyki w diagnostyce medycznej Strona 12 z 12
Bibliografia
R. Zajdel, E. Kącki, P.S. Szczepaniak, M. Kurzyński, „Kompendium informatyki
medycznej‖, Alfa-medica Press, Bielsko-Biała, 2003
W. Trąbka, W. Komnata, L. Stalmach, A. Kozierkiewicz, Szpitalne systemy informatyczne,
Vesalius, 1997
A. Romaszewski, W. Trąbka, System informacyjny opieki zdrowotnej, Wydawnictwo
„Zdrowie i Zarządzanie, 2011
J. H. Van Bemmel, M.A. Musen, Handbook of Medical Informatics, Springer 1997